分子晶体原子晶体课程教材.ppt

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1、复习： 1、晶体与非晶体有什么不同？ 2、什么叫晶胞？如何计算立方晶胞中微粒的数目？ 3、氯化钠晶胞如图所示 一个晶胞中有几个Na+, 几个Cl-？,4、碘晶胞结构如图所示，问一个碘晶中有几个碘分子？,3.2 分子晶体和原子晶体,一分子晶体,、定义,分子晶体中存在的微粒：,分子间以分子间作用力（范德华力,氢键）相结合的晶体叫分子晶体。,分子,粒子间的相互作用是分子间作用力,2.常见的分子晶体,(1)所有非金属氢化物： (2)几乎所有的酸： (3)部分非金属单质: (4)部分非金属氧化物: (5)绝大多数有机物的晶体：,H2O、H2S、NH3、CH4、HX,H2SO4、HNO3、H3PO4（碱和

2、盐则是离子晶体）,X2、O2、H2、 S8、P4、C60 、稀有气体,CO2、SO2、NO2、 P4O6、 P4O10,乙醇、冰醋酸、蔗糖、 苯、萘、蒽、苯甲酸等,分子的密堆积,（与每个分子距离最近的相同分子共有12个 ）,（）只有范德华力，无分子间氢键（每个分子周围有12个紧邻的分子，如：C60、干冰 、I2、O2） 分子密堆积,3.分子晶体结构特征,干冰的晶体结构图,分子的密堆积,（与CO2分子距离最近的CO2分子共有12个 ）,（）有分子间氢键（如：HF 、冰、NH3 ） 不具有分子密堆积特征,分子非密堆积,分子密堆积,冰中个水分子周围有个水分子,冰的结构,氢键具有方向性,分子的非密堆积

3、,当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的空隙减小，密度反而增大，超过4 时，才由于热运动加剧，分子间距离加大，密度渐渐减小。 ( m=v ),分子晶体溶于水时，水溶液有的能导电，如HCl溶于水，有的不导电，如C2H5OH溶于水。,思考： 1、分子晶体是否导电？什么条件下可以导电？,由于构成分子晶体的粒子是分子，不管是晶体或晶体熔化成的液体，都没有带电荷的离子存在，因此，分子晶体以及它熔化成的液体都不导电。,2、怎样判断分子晶体的溶解性？,组成分子晶体的分子不同，分子晶体的性质也不同，如在溶解性上，不同的晶体存在着较大差异。通过对实验的观察和研究，人们得出了一个经验性的“相

4、似相溶”结论：非极性溶质一般能溶于非极性溶剂；极性溶质一般溶于极性溶剂。,当某些分子晶体溶于水时，若能与水分子之间形成氢键，则溶质的溶解度会显著增大。如NH3极易溶于水，甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与混溶，就是它们与水形成了分子间氢键的缘故。,3、分子晶体有哪些物理特性,为什么？,由于分子间作用力很弱,4.分子晶体的物理特性,分子晶体一般具有： 较低的熔点和沸点,(有的有升华的特性： 如硫、碘、干冰、萘、蒽、苯甲酸等）,较小的硬度。,一般都是绝缘体，熔融状态也不导电。,组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，其熔点越高。分子间存在氢键的分子晶体，比组成和结构相似的其他分子晶

5、体熔点要高。,溶解性:相似相溶,5、典型的分子晶体：,干冰与冰的区别,冰：水分子间主要以氢键结合，同时存在范德华力。晶体中每个水分子与紧邻的四个水分子形成氢键。由水结成冰，分子间距增大，密度减小。,干冰： CO2的晶体 外观和硬度与水相似 熔点低得多，常压下易升华 分子中只存在范德华力不存在氢键，一个分子周围有12个紧邻分子 密度比冰的高,干冰及其晶胞,笼状化合物,阅读科学视野天然气水合物 一种潜在的能源,练习,1、下列说法正确的是 （ ） A、离子化合物中可能含有共价键 B、分子晶体中的分子内不含有共价键 C、分子晶体中一定有非极性共价键 D、分子晶体中分子一定紧密堆积,2、一个干冰晶胞含有

6、CO2分子 个，干冰晶体中CO2分子之间只存在分子间力不存在氢键，因此干冰中CO2分子紧密堆积，每个CO2分子周围，最近且等距离的CO2分子数目有 个。,.概念：相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体 *构成原子晶体的粒子是原子，原子间以较强的共价键相结合。,三原子晶体,金刚石,在原子晶体中，由于原子间以较强的共价键相结合，而且形成空间立体网状结构，所以原子晶体的,2.原子晶体的物理特性,（1）熔点和沸点高（2）硬度大 （3）一般不导电（4）且难溶于一些常见的溶剂,3.常见的原子晶体:,(1)一些非金属单质，如B12、硅Si、金刚石C、锗。 (2)一些非金属B、Si、C的一些化合

7、物如SiC、BN、Si3N4、(3)一些氧化物AI2O3、 SiO2、,10928,金刚石的晶体结构示意图,共价键,180,10928,Si,O,二氧化硅的晶体结构示意图,共价键,原子晶体中没有单个分子存在，化学式不能表示分子式， 熔沸点很高，硬度很大。,原子晶体熔沸点高低与共价键强弱有关： 原子半径越短，共价键键长越短，键能越大，键越强，熔沸点越高。,金刚石与晶体SI的熔、沸点比较,石墨的晶体结构,石墨中CC夹角为120， CC键长为(0.142nm) 1.421010 m,分子间作用力,层间距3.35 1010 m,CC 共价键,石墨,石墨为什么很软？ 石墨的熔沸点为什很高？,石墨为层状结

8、构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软，硬度小。 石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键，故熔沸点很高。 所以，石墨称为混合型晶体。,混合型晶体,石墨晶体的层内结构如图所示，每一层由无数个正六边形构成，则平均每一个正六边形所占 的碳原子数为_C-C键的个数_,2,3,不同晶体类型熔沸点高低的判断：,离子晶体：,离子半径越小，所带电荷越多，离子键越强， 熔沸点越高。,原子晶体：,原子半径越小，共价键键能越大，熔沸点越高。,Si，SiO2，SiC,SiO2SiC Si,分子晶体：,结构相似的分子，分子量越大，分子间作用力 越大，熔沸点越高。,F2，Cl2，Br2，I2,F2 Cl2 Br2 I2,重要,